题目内容

8．近几年，我国因为汽车尾气对环境的污染日趋严重，清洁能源的燃料电池汽车逐渐进入市场，已知甲烷的燃烧热为分别为890KJ•mol-1，某电池用甲烷作为燃料，电池中以0.6molKOH溶液为电解质溶液，有关这类电池的说法不正确的（　　）
A．这类电池的正极反应与金属的吸氧腐蚀正极反应相似
B．每转移1mol电子则这种电池产生电能为0.5度电
C．电池的负极反应为：CH4+10OH-═CO32-+7H2O+8e-
D．当消耗0.4mol燃料时，电池中的各种离子的浓度关系为：C（K+）＞C（HCO3-）＞C（CO32-）＞C（OH-）＞C（H+）

分析 根据题意可知，此电池为碱性甲烷燃料电池，负极上甲烷放电，正极上氧气放电，总反应为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，即可写出正负极反应，而此反应转移8mol电子，故当转移1mol电子时消耗的甲烷的物质的量为$\frac{1}{8}$mol，根据能量的转化形式来分析产生的电能；当消耗0.4mol燃料时，生成0.4mol二氧化碳，结合0.6molKOH的量来分析所得溶液中的溶质的物质的量，并比较出离子浓度．

解答 解：此电池为碱性甲烷燃料电池，负极上甲烷放电，正极上氧气放电，总反应为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O．
A、此电池的正极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，和金属的吸氧腐蚀的正极反应相同，故A正确；
B、原电池的总反应为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，此反应转移8mol电子，故当转移1mol电子时消耗的甲烷的物质的量为$\frac{1}{8}$mol，但原电池在反应时，能量的转化率并不是100%，还有部分热能产生，故产生的电能小于0.5度，故B错误；
C、在负极上放电的是甲烷，由于是碱性环境，故碳元素转化为CO32-，故电极反应为：CH4+10OH-═CO32-+7H2O+8e-，故C正确；
D、当燃料为0.4mol时，生成的二氧化碳的物质的量也为0.4mol，而电解质溶液中KOH的物质的量为0.6mol，设所得的溶液中K2CO3的物质的量为xmol，KHCO3的物质的量为ymol，则有：x+y=0.4 ①2x+y=0.6 ②解①②得x=0.2mol  y=0.2mol．即所得的溶液为物质的量均为0.2mol的K2CO3和KHCO3的混合物．溶液水解显碱性，且由于CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度，故溶液中的离子浓度关系为：C（K+）＞C（HCO3-）＞C（CO32-）＞C（OH-）＞C（H+），故D正确．
故选B．

点评 本题考查了燃料电池的总反应、正负极反应的书写和离子浓度大小比较，应注意的是电池是将化学能转化为电能的装置，但能量的转化并不是百分之百，仍有一部分化学能转化为电能，故得到的电能小于理论值．

练习册系列答案
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9．某有机化合物的结构简式如下：
该有机化合物的官能团分别是碳碳双键、酯基、羟基、羧基（写结构简式或名称）．
10．实验是化学研究的基础，下列有关各实验装置图的叙述中，不正确的是（　　）
A．装置①可用于除去乙醇中微量的食盐
B．装置②可用于检验CO2气体
C．以KMnO4为原料，装置③可用于实验室制备少量O2的发生装置
D．装置④b口进气可收集H2、N2等气体
16．化学与科学、技术、社会、环境密切相关．下列有关说法不正确的是（　　）
A．聚乙烯食品包装袋、食物保鲜膜都是无毒的高分子化合物
B．高纯度的二氧化硅广泛用于制作光导纤维，遇强碱会“断路”
C．煤经过气化和液化两种物理变化，可变为清洁能源
D．加热能杀死甲型H1N1流感病毒，主要是加热后使病毒中的蛋白质变性
3．一定条件下，恒容密闭容器中发生反应2NO（g）?N2（g）+O2（g），图中，曲线a表示该反应在T温度下NO的浓度随时间的变化；曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓度随时间的变化．下列叙述正确的是（　　）
A．T温度下，该反应的平衡常数K=$\frac{4（{c}_{0}-{c}_{1}）^{2}}{{{c}_{1}}^{2}}$
B．T温度下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的△H＞0
13．某研究性学习小组，为了探究过氧化钠的强氧化性，设计了如图的实验装置．
实验步骤及现象如下：
①检查装置气密性后，装入药品并连接仪器．
②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好（导管末端未伸入集气瓶中），再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，反应剧烈，产生黄绿色气体．
③一段时间后，将导管末端伸入集气瓶中收集气体．装置D中收集到能使带火星的木条复燃的无色气体．
④反应结束后，关闭分液漏斗的活塞，再通入一定量的N2，至装置中气体变为无色．

回答下列问题：
（1）装置B中的湿润的红色纸条褪色，证明A中反应有Cl2（填化学式）生成．若B中改放湿润的淀粉KI试纸，仅凭试纸变蓝的现象不能证明上述结论，请用离子方程式说明原因：4H++4I-+O2═2I2+2H2O．
（2）装置C的作用是吸收HCl和过量的Cl2，防止污染空气，使D中能收集到较为纯净的氧气．
（3）甲同学认为O2是Na2O2被盐酸中的HCl还原所得．乙同学认为此结论不正确，他可能的理由为①Na2O2被还原时氧元素的化合价应该降低，不可能得到O2；②O2有可能是Na2O2与盐酸中的H2O反应所得．
（4）实验证明，Na2O2与干燥的HCl能反应，完成并配平该化学方程式．Na2O2+HCl--Cl2+NaCl+Na2O2+4HCl═Cl2+2NaCl+2H2O
该反应不能（填“能”或“不能”）用于实验室快速制取纯净的Cl2，理由是①Na2O2与生成的H2O反应有O2生成；生成的Cl2中混有杂质HCl或H2O等②实验室没有可直接使用的干燥HCl气体；固体与气体反应较慢．（要求答出要点）
20．S2Cl2是工业上常用的硫化剂，实验室制备S2Cl2的方法有2种：
①CS2+3Cl2$\stackrel{50-60℃}{→}$CCl4+S2Cl2；
②2S+Cl2$\stackrel{90-100℃}{→}$S2Cl2．
已知S2Cl2中硫元素显+1价，S2Cl2不稳定，在水中易发生岐化反应（一部分硫元素价态升高，一部分降低）．
反应涉及的几种物质的熔沸点如表：
实验室利用下列装置通过方法①来制备S2Cl2（部分夹持仪器已略去）．回答下列问题：
物质SCS2CCl4S2Cl2
沸点/℃4454777137
熔点/℃113-109-23-77
（1）S2Cl2分子中各原子都满足最外层8电子结构，则其电子式为．
（2）实验中盐酸通常采用36.5%的浓溶液，不用稀盐酸的理由是稀盐酸还原性弱，反应困难．
（3）D中采用热水浴加热的原因是使CS2平稳汽化，避免产物S2Cl2汽化．
（4）D中冷凝管起到导气和冷凝回流双重作用．这种冷却装置可应用于下列高中化学中BC实验．
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（5）A装置仪器装配时，整套装置装配完毕后，应先进行气密性检查，再添加试剂．实验完毕，拆除装置时，应先将E中长导管移开液面，目的是防止倒吸．
（6）实验过程中，若缺少C装置，则发现产品浑蚀不清且生成两种有刺激性气味的气体，出现该现象的原因可用化学方程式表示为2S2Cl2+2H2O=3S↓+SO2↑+4HCl↑．实验完毕，当把剩余浓盐酸倒入E烧杯中与吸收了尾气的浓氢氧化钠溶液混合时，发现有少量黄绿色刺激性气体产生，产生该现象的原因是ClO-+2H++Cl-=Cl2↑+H2O．（用离子方程式表示）
17．短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲的L层电子数是K层的3倍，丁所在族 序数是周期数的2倍，乙、丙、丁的最外层电子数之和为10．下列说法正确的是（　　）
A．简单离子半径：乙＞丙＞丁
B．最高价氧化物对应的水化物的碱性：乙＞丙
C．简单气态氢化物稳定性：丁＞甲
D．甲和丁组成的化合物在熔融状态下可以导电
18．合成具有美白作用的化妆品原料Z的反应原理如下：下列叙述不正确的是（　　）
A．该反应的反应类型为加成反应
B．X、Z均能与Na2CO3溶液反应
C．X、Y、Z均能使溴水褪色，且原理相同
D．X可作缩聚反应单体，Y可作加聚反应单体

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